2021-2022学年上海市华东师范大学第二附属中学高二下学期4月线上测试物理试题 （解析版）

高二物理4月线上阶段测试2022.4

一、单项选择题（1-8题每题3分，9-12题每题4分，共40分）

1. 发现电流的磁效应的物理学家是（　　）

A. 奥斯特 B. 安培 C. 牛顿 D. 爱迪生

【答案】A

【解析】

【详解】奥斯特通过奥斯特实验发现了电流的磁效应。

故选A。

2. 如图所示，小磁针的N极指向正确的是（　　）

A. a B. b C. c D. d

【答案】D

【解析】

【详解】根据右手螺旋定则可知通电螺线管左侧为N极，右侧为S极，磁感线在外部由N极S极，内部由S极指向N极。而静止时小磁针N极指向为磁感线方向，可知小磁针的N极指向正确的只有d。

故选D。

3. 以下关于电磁感应的说法正确的是（）

A. 若某时刻穿过闭合导体回路的磁通量为零，则此时刻回路中的感应电流一定为零

B. 闭合电路中的导体做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流

C. 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化

D. 穿过闭合导体回路的磁通量变化越大，产生的感应电动势就越大

【答案】C

【解析】

【详解】A. 根据法拉第电磁感应定律，若某时刻穿过闭合导体回路的磁通量为零，但是磁通量的变化率可能不为零，则此时刻回路中的感应电流不一定为零，选项A错误；

B. 闭合电路的导体虽然做切割磁感线运动，但若磁通量不变化也不会产生感应电流，选项B错误；

C. 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项C正确；

D. 穿过闭合导体回路的磁通量变化越快，产生的感应电动势就越大，选项D错误；

4. 在赤道上某处有一支避雷针．当带有负电的乌云经过避雷针上方时，避雷针开始放电形成瞬间电流，则地磁场对避雷针的作用力的方向为(　　)

A 正东 B. 正西

C. 正南 D. 正北

【答案】B

【解析】

【详解】地球的磁场方向为由南极指向北极，乌云中的负电通过避雷针进入地球，则电流方向竖直向上，由左手定则可知，避雷针中的电流受到的安培力的方向是正西，故B正确，ACD错误。

5. 如图，通有恒定电流的固定直导线附近有一圆形线圈，导线与线圈置于同一光滑水平面。若增大导线中的电流强度，线圈内产生（　　）

A. 逆时针电流，且有收缩趋势

B. 逆时针电流，且有膨胀趋势

C. 顺时针电流，且有收缩趋势

D. 顺时针电流，且有膨胀趋势

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】当导线中电流强度增大，导线将产生的磁场增强，使得穿过线框的磁通量增大，从而产生感应电流阻碍磁通量的增大，依据右手螺旋定则可知，穿过线圈的磁通量向下（俯视），再由楞次定律的“增反减同”可知，线圈中产生逆时针方向感应电流，为阻碍磁通量的增大，则线圈有收缩趋势；故选A。

6. 下列关于磁场的说法中正确的是（　　）

A. 磁场中某处磁感应强度的大小，等于长为L，通过电流I的一小段导线放在该处时所受磁场力F与乘积IL的比值

B. 一小段通电导线放在某处如不受磁场力作用，则该处磁感线应强度为一定为零

C. 因为F＝BIL，所以磁场中某处磁感应强度的大小与放在该处的导线所受磁场力F的大小成正比，与IL的大小成反比

D. 磁场中某处感应强度的大小与放在磁场中的通电导线长度、电流大小及所受磁场力的大小均无关

【答案】D

【解析】

【详解】A．磁场中某处磁感应强度的大小，等于长为L，通过电流I的一小段导线垂直磁场放在该处时所受磁场力F与乘积IL的比值，A错误；

B．导线与磁场平行时，通电导线不受磁场力作用，该处磁感线应强度不一定为零，B错误；

C． 磁场中某处感应强度的大小与放在磁场中的通电导线长度、电流大小及所受磁场力的大小均无关，C错误；

D．由C项分析可知，D正确．

故选D。

7. 如图为条形磁铁周围的磁感线，磁场中有a、b两点。下列说法正确的是（　　）

A. a点的磁感应强度小于b点的磁感应强度

B. 磁铁的磁感线起始于磁铁的N极，终止于磁铁的S极

C. 图中的磁感线是真实存在的

D. a、b两点的磁感应强度方向相同

【答案】A

【解析】

【详解】A．磁感线的疏密反应磁感应强度的大小，b点的磁感线较密，故b点的磁感应强度大于a点，故A正确；

B．磁感线闭合不相交，在磁铁外部磁感线从N极指向S极，在磁铁内部，从S极指向N极，故B错误；

C．磁感线是为了形象描述磁场分布情况人为引入的，客观不存在，故C错误；

D．磁感应强度方向沿磁感线所在位置的切线方向，故a、b两点的磁感应强度方向不相同，故D错误。

故选A。

8. 如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，条形磁铁与环面垂直穿过，则穿过两环的磁通量、的大小关系为（　　）

A.  B.  C.  D. 无法比较

【答案】A

【解析】

【详解】根据磁感线的分布情况可知，磁铁内部穿过环面的磁感线方向向上，外部磁感线方向向下，由于磁感线是闭合曲线，磁铁内部的磁感线条数等于磁铁外部磁感线的总条数，而磁铁外部磁感线分布在无限大的空间，所以穿过环面的磁铁外部向下的磁感线将磁铁内部向上的磁感线抵消一部分，b的面积大，抵消较多，则磁通量较小，故可得

BCD错误，A正确。

故选A。

9. 以下四幅图所示的实验中，下列说法正确的是（　　）

A. 图（a）通电后小磁针将会发生偏转，说明了电流周围存在磁场

B. 图（b）电键闭合后电流计的指针将会发生偏转，说明了回路产生了感应电流

C. 图（c）闭合电键后金属棒会在导轨上运动，说明了回路产生了感应电流

D. 图（d）电键闭合后线框会转动，说明了磁场对电流可以产生力的作用

【答案】D

【解析】

【详解】A．图（a）通电后，通电导线在小磁针位置处产生的磁场方向水平向左，小磁针不会发生偏转，故A错误；

B．图（b）电键闭合后，导体棒没有切割磁感线，回路中不会产生感应电流，电流计的指针不会发生偏转，故B错误；

C．图（c）闭合电键后金属棒会在导轨上运动，说明了通电导体在磁场中会受到磁场力的作用，故C错误；

D．图（d）电键闭合后线框会转动，说明了磁场对电流可以产生力的作用，故D正确。

故选D。

10. 如图所示，一个有矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向内．一个三角形闭合导线框，由位置1（左）沿纸面匀速运动到位置2（右）．取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点（t=0），规定逆时针方向为电流的正方向，则图中能正确反映线框中电流号时间关系的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【分析】先由楞次定律依据磁通量的变化可以判定感应电流的方向，再由感应电动势公式和欧姆定律，分段分析感应电流的大小，即可选择图象．

【详解】线框进入磁场的过程，磁通量向里增加，根据楞次定律得知感应电流的磁场向外，由安培定则可知感应电流方向为逆时针，电流i应为正方向，故BC错误；线框进入磁场的过程，线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小，由E=BLv，可知感应电动势先均匀增大后均匀减小；线框完全进入磁场的过程，磁通量不变，没有感应电流产生．线框穿出磁场的过程，磁通量向里减小，根据楞次定律得知感应电流的磁场向里，由安培定则可知感应电流方向为顺时针，电流i应为负方向；线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小，由，可知感应电动势先均匀增大后均匀减小，故A正确，D错误．

11. 如图所示，正方形闭合导线框处在磁感应强度恒定的匀强磁场中，C、E、D、F为线框中的四个顶点，图甲中的线框绕E点转动，图乙中的线框向右平动，磁场足够大．下列判断正确的是(　　)

A. 图甲线框中有感应电流产生，C点电势比D点低

B. 图甲线框中无感应电流产生，C、D两点电势相等

C. 图乙线框中有感应电流产生，C点电势比D点低

D. 图乙线框中无感应电流产生，C、D两点电势相等

【答案】B

【解析】

【详解】AB．图（a）中的线框绕E点转动，通过线框的磁通量都没变化，所以线框中没有感应电流．在转动的过程中每条边都在做切割磁感线运动，则每条边都相当于电源，根据右手定则，可以判断出电源的正负极，知C点比F点高U，D点也比F点高U．所以C、D两点电势相等．故A错误，B正确．

CD．图（b）中的线框向右平动，通过线框的磁通量都没变化，所以线框中没有感应电流．在平动的过程中CE边、DF边在做切割磁感线运动，则两条边相当于电源，根据右手定则，可以判断出电源的正负极，F点比D点电势高，C点和F点相等，所以C点电势比D点电势高．故CD错误．

故选B．

【点睛】解决本题的关键掌握产生感应电流的条件：当通过闭合回路的磁通量发生变化，就会产生感应电流．以及会用右手定则判断相当于电源部分的正负极．

12. 如图，注有水银的玻璃杯侧面底部装一导体柱与电源负极相连，条形磁铁竖直固定在玻璃杯底部中心，磁铁上方O点通过绝缘支架吊一可自由转动的直铜棒，其上端与电源正极相连，下端浸入水银中。由于水银的密度比铜大，铜棒静止时处于倾斜状态。闭合开关S，铜棒、水银、导体柱和电源就构成了一个回路，可观察到的现象是（　　）

A. 铜棒会以磁铁棒为轴转动

B. 与闭合S前相比，铜棒与竖直方向的夹角不变且仍静止

C. 与闭合S前相比，铜棒与竖直方向的夹角会减小但仍可静止

D. 与闭合S前相比，铜棒与竖直方向的夹角会增大但仍可静止

【答案】A

【解析】

【详解】闭合开关S，有向下的电流通过铜棒，铜棒处在磁铁的磁场中，受到安培力的作用，根据左手定则可知，图示位置的安培力方向垂直纸面向里或向外，使铜棒以磁铁为轴转动，故A正确，BCD错误。

故选A。

二、填空题（每题4分，共20分）

13. 如图，匀强磁场垂直于软导线回路平面向外，由于磁场发生变化，回路变为圆形，在此过程中，该磁场___________（选填“逐渐增强”或“逐渐减弱”），回路中感应电流的方向___________（选填“顺时针”或“逆时针”）。

【答案】    ①. 逐渐减弱    ②. 逆时针

【解析】

【详解】[1]匀强磁场垂直于软导线回路平面向外，由于磁场发生变化，回路变为圆形，说明受到安培力方向向外，导线围成的面积扩大，由楞次定律可知，导线内的磁通量一定在减小，因为扩大面积可以阻碍磁通量的减小，所以该磁场在“逐渐减弱”。

[2]由楞次定律可知，原磁场方向向外，且逐渐减弱，回路中感应电流的磁场与原磁场方向相同，所以感应电流的方向是“逆时针”。

14. 如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边有固定挡板，一轻质弹簧将挡板和条形磁铁连接起来，此时台秤读数为。现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通以方向如图所示的电流后，台秤读数为，则弹簧长度将______（选填“变长”或“变短”）______（选填“大于”、“等于”或“小于”）

【答案】    ①. 变短    ②. 大于

【解析】

【详解】[1] 以导体棒为研究对象，根据左手定则判断可知，其所受安培力方向为斜向右下方，根据牛顿第三定律知，磁铁受到的安培力方向斜向左上方，则磁铁将向左运动，弹簧被压缩，长度将变短

 [2]由于磁铁受到的安培力方向斜向左上方，对弹簧秤的压力减小，则F1大于F2

15. 如图所示，水平放置的长直导线a固定，当中通有垂直于纸面向里的恒定电流。一段长为L、质量为m的长直导线b放置在倾角为30°的光滑绝缘斜面体上，与a在同一水平面内，b中通有大小为I的恒定电流，处于静止状态，重力加速度大小为g，则导线a中电流在导线b处产生的磁场的磁感应强度大小为______导线b中电流方向为______

【答案】    ①.     ②. 垂直纸面向外

【解析】

【详解】[1] 根据右手定则可知，水平放置的长直导线a在b处产生的磁场竖直向下，由平衡条件，沿斜面方向有

解得

[2]由于

又磁感应强度向下，根据平衡条件可知，安培力应该向左，由左手定则可知，电流方向为垂直纸面向外。

16. 如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是_________或________。

【答案】    ①. 向左加速运动    ②. 向右减速运动

【解析】

【详解】[1][2]根据右手螺旋定则可知，MN处于垂直向里的磁场中，MN在磁场力作用下向右运动，说明MN受到的磁场力向右，由左手定则可知电流由M指向N，由楞次定律可知，L2线圈中产生的磁场应该是向上减小，或向下增加，再由右手定则可知PQ可能是向左加速运动或向右减速运动。

17. 如图所示，在光滑绝缘的水平面上，一个电阻为1Ω、质量为0.1kg的金属环以10m/s的速度向一有界磁场滑去，磁场的磁感应强度为0.5T。在滑入磁场一定距离中共产生了4.2J的热，此时圆环中电流强度为3.2A，则此时环的瞬时速度为______m/s，环进入磁场部分的面积为______（第二空保留小数点后3位）。

【答案】    ①. 4m/s    ②. 1.500

【解析】

【详解】[1]根据能量守恒定律

代入数据求得

[2] 金属环在滑入磁场一定距离时根据

求得

对圆环应用动量定理

带入数据求得

三、综合题（18题10分，19题15分，20题15分，共40分）

18. 如图所示是“研究电磁感应现象”实验装置。

（1）如果在闭合开关时发现灵敏电流计指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将______偏转；（填“向左”“向右”或“不”）

（2）连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是______；

A．插入铁芯        B.拔出A线圈        C.变阻器的滑片向左滑动        D.断开电键S瞬间

（3）本实验可以得出的结论是______

（4）G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图（1）中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图（2）中的条形磁铁的运动方向是向______（填“上”、“下”）：图（3）中的条形磁铁下端为______极（填“N”、“S”）。

【答案】    ①. 向右    ②. BD    ③. 不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。    ④. 下    ⑤. S

【解析】

【详解】(1)[1]依题意，磁通量增加时，灵敏电流计指针向右偏转，合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中时，B线圈中的磁通量增加，所以电流计指针将向右偏转；

(2)[2]若要使灵敏电流计的指针向左偏转，根据楞次定律知，磁通量应该减小。

A．插入铁芯时，B线圈中的磁通量增加。故A错误；

B．拔出A线圈，B线圈中的磁通量减小。故B正确；

C．变阻器的滑片向左滑动，电流变大，B线圈中的磁通量增加。故C错误；

D．断开电键S瞬间，电流变小，B线圈中的磁通量减小。故D正确。

故选BD。

(3)[3]本实验可以得出的结论是不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。

(4)[4]图（2）中指针向左偏，可知感应电流的方向是顺时针，感应电流的磁场方向向下，条形磁铁的磁场方向向上，由楞次定律可知，磁通量增加，条形磁铁向下运动；

[5]图（4）中指针向右偏，可知感应电流的方向是逆时针，感应电流的磁场方向向上，条形磁铁向上运动，即磁通量减小，由楞次定律可知，条形磁铁的磁场方向应该向上，所以条形磁铁上端为N极，下端为S极。

19. 如图所示，MN、PQ为两条平行放置间距为L的光滑金属导轨，左右两端分别接有阻值为R的定值电阻、，金属棒垂直放在两导轨之间，且与导轨接触良好，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面。金属棒在水平向右、大小为F的恒力作用下向右匀速运动。不计金属导轨和金属棒的电阻，求：

(1)判断流过的电流的方向；

(2)计算流过电阻的电流大小；

(3)计算金属棒运动的速度的大小。

【答案】(1)由M到P；(2)；(3)

【解析】

【分析】

【详解】(1)根据右手定则可知，流过的电流方向为由M到P

(2)金属棒向右匀速运动，满足

由于、的阻值相等，流过电阻的电流

(3)不计金属导轨和金属棒的电阻，由欧姆定律得

感应电动势

联立解得

20. 如图，两根电阻不计、互相平行的光滑金属导轨竖直放置，相距L=1m。在水平虚线间有与导轨所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度B =0.5T，磁场区域的高度d =1m， 导体棒a的电阻Ra=1Ω；导体棒b的质量m =0. 05kg电阻Rb=1.5Ω，它们分别从图示M、N处同时由静止开始在导轨上向下滑动，b匀速穿过磁场区域，且当b刚穿出磁场时a刚好进入磁场并将匀速穿过磁场，取g = 10m/s2，不计a、b棒之间的相互作用，导体棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好，求：

（1）b棒匀速穿过磁场区域的速度；

（2）a棒刚进入磁场时两端的电压；

（3）从静止释放到a棒刚好出磁场过程中a棒产生的焦耳热。

【答案】（1）5m/s；（2）2.1V；（3）0.48J

【解析】

【详解】（1）b棒穿过磁场做匀速运动，安培力等于重力，则有

BI1L=mg

根据法拉第电磁感应定律

解得

（2）b棒在磁场中匀速运动的时间为t1，则有

d=vbt1

解得

t1=0.2s

a、b都在磁场外运动时，速度总是相等的，b棒进入磁场后，a棒继续加速t1时间而进入磁场，a棒进入磁场的速度为

va=vb+gt1=7m/s

电动势为

E2=BLva=3.5V

a棒两端的电势差即为路端电压为

（3）a棒进入磁场并将匀速穿过磁场，则有

BI2L=mag

根据法拉第电磁感应定律

解得

两棒穿过磁场过程中，产生的总焦耳热为

a棒产生的焦耳热